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跨学科实践活动 02 制作模型并展示科学家探索物质组成与
结构的历程
本实践活动与“物质的组成和构成”知识内容紧密相连，主要包含以下3个活动任务：任务一 探
究构成物质的微观粒子；任务二 认识模型在探索物质组成与结构中的作用；任务三 以水为例梳理物
质组成与结构的认识思路。中考的命题也是围绕这几个活动任务为命题情境，以化学学科知识如物质
是由微观粒子构成的、物质的组成等为命题落脚点。在选择题和填空题、探究题中均有所涉及。
1．（24-25九年级上·安徽淮北·期中）兴趣小组在进行“制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历
程”实践活动时，制作了氯化氢的模型。下列模型可以用来表示“HCl”的是
A． B． C． D．
2．（17-18九年级上·全国·课后作业）原子结构模型的建立，经过了几代科学家的艰辛努力，直到现在仍
在探索中。其中，行星模型的提出标志着原子结构的现代模型的问世，如图是锂原子结构的行星模型，图
中原子核内有3个质子、4个中子。不能根据原子结构的行星模型得出的结论是（ ）
A．原子始终在做无规则的运动
B．原子核的体积只占整个原子体积的很小部分
C．构成原子核的粒子之间存在一种互相吸引的力
D．原子呈电中性
3．（24-25九年级上·河南郑州·期中）原子模型的演变反映了人类探索物质结构的漫长历程，下列曾被人
们提出的模型中符合客观事实的是
A．原子是不可再分的最小微观粒子
B．原子是一种实心的球体
C．正电荷均匀分布在整个原子内，带负电荷的电子镶嵌其中
D．原子的质量主要集中在原子核上
4．（24-25九年级上·山西晋城·期中）在化学家探索物质组成与结构的历程中，充满了智慧和坚持不懈的
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努力。下列化学家与其研究成果相符的是
A．波义耳——提出原子学说的观点
B．徐寿——研发了多种用于石油化工的催化剂
C．拉瓦锡——设计出新的稀土分离的工艺流程
D．张青莲——精确测定了铟和锑的相对原子质量
5．（2024·青海西宁·中考真题）青海省是我国光伏产业的重要基地之一。硅是光伏产业中应用最广泛的半
导体材料，工业制取高纯硅其中一个反应的微观示意图如下，下列说法正确的是
A．该反应的基本反应类型为置换反应
B．甲物质中硅元素和氯元素的质量比为56:71
C．参加反应的甲和乙的粒子个数比为1:1
D．甲、乙、丙、丁四种物质都是由分子构成的
6．（2024·山东日照·中考真题）《齐民要术》记载“粟米曲作酢”，“酢”即醋酸。我国科研人员研究出
制取醋酸（ ）的新方法，新方法的反应微观示意图如图所示。下列说法错误的是
A．古法酿醋是用粮食发酵而成，发酵属于物理变化
B．新方法的反应化学方程式：
C．反应前后催化剂的化学性质不变
D．新方法有助于减缓温室效应
7．（2024·山东淄博·中考真题）三氟化氮是微电子工业中一种优良的蚀刻气体，其在一定条件下发生反应
的微观示意图如下，下列说法错误的是
A．反应物和生成物都是由分子构成的
B．该反应属于分解反应
C．反应前后，氮和氟的化合价都发生了改变
D．反应后生成氮分子和氟分子的个数比为
8．（2024·江苏宿迁·中考真题）二氧化碳的捕集与综合利用是实现“碳中和”的重要途径。捕集工业废气
中的 并与 反应制甲醇（化学式为 ）的微观示意图如图所示。下列说法错误的是
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A．参加反应的 与 的分子个数比为 B．该反应实现了无机物向有机物的转变
C．反应前后原子的种类和数目都不变 D．反应生成的甲醇和氧气的质量比为
9．（2024·四川自贡·中考真题）在一定条件下，某化学反应的微观示意图如图。生成物微粒符号表示正确
的是
A．H B．OH C．H O D．H O
2 2 2 2
10．（2024·内蒙古包头·中考真题） 的转化利用是实现碳中和的重要途径。如图是 与某种单质反
应的微观示意图。下列说法正确的是
A．乙的化学式为 B．丙属于氧化物
C．该反应类型为复分解反应 D．反应前后分子数目没有改变
11．（2011·云南玉溪·中考真题）探究原子结构的奥秘。
【情景提供】19世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到1887年，汤姆生发现了带负电的电子后，
才引起人们对原子结构模型的探索。
【提出问题】电子带负电，原子不带电，说明原子内存在着带正电荷的部分，它们是均匀分布还是集中分
布的呢？
【进行实验】 1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。实验做法如图：
（1）放射源—放射性物质放出α粒子（带正电荷) ，质量是电子质量的7000倍；
（2）金箔—作为靶子，厚度1um，重叠了3000层左右的原子；
（3）荧光屏—α粒子打在上面发出闪光；
（4）显微镜—通过显微镜观察闪光，且通过360度转动可观察不同角度α粒子的到达情况。
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【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，
并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。
【猜想与假设】α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果
却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能的。
【解释与结论】
（1）若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就 （填“会”或“不会”）发生
大角度散射。卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的“很小的结构”指
的是 。
（2）1um金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，说明 ；
A．原子的质量是均匀分布的 B．原子内部绝大部分空间是空的
（3）科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过α粒子散射实验，你认为原子结构为以下的 。
12．（2018·内蒙古赤峰·中考真题）质量守恒定律的发现，对化学的发展作出了重要贡献。
（1）通过分别称量下列两组试剂在密闭容器内混合前后的总质量，能验证质量守恒定律的是 （填标
号）。
a．大理石和稀盐酸 b．NaOH溶液和Na SO 溶液
2 4
（2）在足量氧气中点燃镁条的实验过程中，固体质量变化如图一。
①从燃烧条件分析，固体质量在t 前没有发生变化的原因是 。
1
②该反应的化学方程式为 ；
③参加反应的氧气质量为 g。
（3）在一定条件下，A和B反应生成C，微观示意图如图二。回答下列问题：
①一个A分子由 个原子构成；
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②C分子中元素的质量比N:O＝ ；
③该反应的化学基本反应类型为 ；
④上述反应中一定发生改变的是 （填标号）。
a．元素种类 b．原子种类 c．分子种类
13．（2024·广东广州·中考真题）甲醛是一种重要的化工原料，同时也是一种常见的室内空气污染物。利
用羟基磷灰石【Ca （PO ） OH】可将空气中的甲醛转化为无污染的物质，反应过程的微观示意图如下：
5 4 3
(1)羟基磷灰石在甲醛的转化反应前后质量和化学性质都没有发生变化，羟基磷灰石的作用是 。
(2)甲醛的化学式为 ，上述转化反应的化学方程式为 。
(3)将1.5g甲醛完全转化为无污染的物质，需要消耗氧气的质量为 g。
(4)羟基磷灰石可用机械球磨法制备：将Ca（OH） 和P O 按照一定比例加入到球磨机中，球磨一段时间，
2 2 5
发生反应 。机械球磨法的工作原理如图所示。
①机械球磨的目的是 。球磨过程中常加入一定比例的生石灰用于吸水，发生反应的化学方程式为
。
②按照绿色化学思想，反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。为使反应
物中的原子全部转化为羟基磷灰石，理论上CaO、Ca（OH） 、P O 作为原料加入的质量比为 。
2 2 5
【相对分子质量：CaO56 Ca（OH） 74 P O 142】
2 2 5
14．（2020·辽宁沈阳·中考真题）掌握科学的研究方法，探索化学世界的奥秘。
（1）实验是学习化学的重要途径，对比法是一种常用的实验方法。请完成下列实验中的问题：
实验一：探究燃烧的条件
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如图所示，为证明燃烧需要可燃物，可用玻璃棒分别蘸取蒸馏水和 ，置于酒精灯火焰上，观察现象。
实验二：探究铁锈性的条件
①试管 （填字母）中的铁钉生锈。
②通过对比试管B、C中的现象，可以得出铁生锈需要与 接触。
（2）在“宏观一微观—符号”之间建立联系，是学习化学特有的思维方式。一氧化碳燃烧的微观模拟示
意图如下所示：
依据图中所给信息，回答下列问题：
①写出该反应的化学方程式： ，其基本反应类型是 。
②从微观角度分析
a、CO和CO 的组成元素相同，但化学性质不同，其原因是 。
2
b、化学反应前后 不变（写一点）。
（3）比较与归纳是学习化学的重要方法。由碳、氯元素组成的物质种类繁多，烷烃就是其中一类重要的
物质，下表列出了烷烃的一些信息。
…
名称 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷
…
…
化学式 CH C H C H C H C H C H
4 2 6 3 8 4 10 5 12 6 14
…
…
碳元素的质量分数 75.0% 80.0% 81.8% 82.8% 83.3% 83.7%
…
…
1g物质完全燃烧消耗氧气的质量/g 4.00 3.73 3.64 3.59 3.56 3.53
…
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分析表中数据，我们可以总结出一些与烷烃相关的变化规律，写出其中的两条：
①随着烷烃分子中碳原子数的增加，碳元素的质量分数逐渐 （填“增大”或“减小”）。
② 。
15．（2024·江西·中考真题）兴趣小组追寻科学家的足迹，对水进行探究。
【宏观辨识】根据实验探究水的组成
(1)水的合成：在密闭容器中将氢气和氧气的混合气体点燃，根据容器内生成的小水珠可知，水是由
组成的化合物。
(2)水的分解：电解水一段时间后（如图），观察到管a和管b中气体体积比为 ，经检验管a中的
气体是 （填化学式）。
【证据推理】结合实验现象推算水分子中氢、氧原子个数比。
(3)方法一：根据相同条件下气体的体积比等于其分子的个数比，得出电解水的产物中氢、氧原子个数比为
，进而推算出结果。
(4)方法二：已知电解水实验中氢气和氧气的体积比和正、负极产生气体的 ，可计算出水中各元素
质量比，结合氢、氧原子的相对原子质量，可进一步推算出结果。
【模型构建】
(5)以分子构成的物质为例，图中“▲”表示的是 。
16．（2013·辽宁沈阳·中考真题）体会内在联系，填写下表内容：
物质名称 （1） 石墨
组成元素 C C
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微观结构模型
颜色 无色 黑色
物质性
硬度 （2） 小
质
导电性 不导电 导电
用途 制作钻石、切割玻璃等 （3） （写出一种）
17．（2021·山东威海·一模）探秘原子结构
（1）人类探索原子结构的奥秘，经历了漫长的过程。如图是几位有代表性的科学家及他们提出的原子结
构模型，模型建立的先后顺序是（填字母序号） 。
A①②③ B③②① C①③② D③①②
（2）1911年，物理学家卢瑟福用一束带正电的、质量比电子大得多的高速a粒子轰击金箔，发现：多数a
粒子穿过金箔后仍保持原来的运动方向，少数a粒子发生了较大角度的偏转，极少数a粒子被反弹。
①实验中的金箔可以压制成厚度仅为0.12微米的薄片，约是头发丝直径的1/150，厚度里没有太多原子，
这是因为金具有良好的 性。
②当a粒子轰击金箔时，右图中四条运动轨迹不可能出现的是 （填序号）。
卢瑟福根据实验现象推测：原子中心有一个很小的结构（原子核），原子核具有如下特点： 。
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（3）用高能粒子轰击原子核是研究微观粒子的一种常用方法。
1934年，意大利科学家费米用中子轰击铀235原子（质子数为92，相对原子质量是235，元素符号为
U），得到了一种质量增加的原子。他公开宣布发现了93号元素（质子数为93的元素），被科学界认可
并获得了诺贝尔物理学奖。1938年，德国科学家哈恩重复费米的实验后，发现实验中得到的是56号钡元
素，并用如图模型定义这一变化。费米知道后，立即重复了实验，坦率地检讨并纠正了错误。
①235U原子中，中子数是 。
②上述变化是不是化学变化 ，理由是 。
（4）分析原子结构及原子的发现历程，以下观点正确的是 。
A科学模型的建立是一个不断完善、修正的过程
B模型是一种重要的方法，人类借助模型构建，对原子的认识逐渐接近本质
C科学结论的得出要依据客观事实，面对前人的观点要敢于质疑
D科学理论的发展过程是发现并改正前人错误认识的过程
18．（2024·山东威海·模拟预测）探索物质的组成与结构
I.构建原子模型，认识物质组成规律
为了揭示原子结构的奥秘，人类经历了漫长的探索。
材料一：1803年，道尔顿在原子论中提出：物质由微小的不可再分的原子构成。
材料二：1897年，汤姆生发现原子内有带负电的微粒，否定了“原子不可再分”。
材料三：1911年，卢瑟福进行了著名的α粒子(α粒子由2个质子和2个中子构成)轰击金箔实验。结果发现：
绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大角度的偏转，并且有极少数
α粒子被金箔弹了回来。
材料四：1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，发现一个α粒子留在了一个氮原子中，使氮
原子变成了氧原子，同时有微粒从氮原子中被打出。
(1)汤姆生实验中，带负电的微粒是 。
(2)卢瑟福实验中使用的金箔是由 (填微观粒子的名称)构成的；通过卢瑟福实验，可推出的原子结构
模型为 (填图1中字母)。
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(3)当α粒子轰击金箔时，图2所示的运动轨迹不可能是 (填图2中字母)。
(4)请你分析材料四，推测被打出的微粒是 。该过程是否属于化学变化？请结合化学变化的微观本质
进行回答： 。
(5)万物皆原子，原子是构成一切化学物质的基本单元。
图中是氢、氖、钠和氯的原子结构示意图。请以氖气、氯化氢和氯化钠三种物质为例，从原子直接或间接
构成物质的角度，简要谈谈你对“原子是构成一切化学物质的基本单元”的理解： 。
II.探索分子构成的奥秘
十九世纪初，科学家们提出早期的分子学说，部分观点如下：
观点1：分子不能用物理方法分割，化学方法可使它解离。
观点2：单质分子由同种原子构成，化合物分子由质子数不同的不同种原子构成。
观点3：分子质量大，原子质量小。
观点4：分子质量等于组成它的原子质量总和。
(6)根据以上材料回答问题：
①举例说明观点1是正确的 。
②从元素角度谈谈你对观点2的认识 。
③举例说明观点3的局限性 。
④原子、分子质量很小，为计算和使用方便引入相对原子质量，结合观点4判断下列说法正确的是(填字母
序号) 。
A．相对原子质量是采用以小比小使数值变大的计量原理
B．相对原子质量是一个原子质量与一个碳-12原子质量的比值
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C．两种原子的相对原子质量之比与相对质量比没有必然联系。
(7)图中A、B是汽油中所含物质的分子结构模型。
观察A和B两种物质的分子结构模型，A分子和B分子的 构成相同(填“元素”、“原子”或“离
子”)。你认为A和B的化学性质 (填“是”或“否”)相同。
III.探究元素与物质组成的奥秘
1783年，拉瓦锡研究水的组成，装置示意图如图，将水加热成蒸气通过灼热的铁管，一段时间后，在出口
处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少，铁管质量增加。
(8)下列说法正确的是______。
A．实验中收集到的可燃性气体是氢气
B．铁在该实验中起催化作用
C．实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量
D．由该实验可得出“水不是一种元素”
(9)一定条件下，W在密闭容器内发生反应，反应前后各物质的质量如图所示。
①图中X= 。
②组成物质W的元素有 (填名称)，W的化学式为 。
③根据物质W的化学式，你可获得哪些信息 、 (请从物质的组成、分子的构成两个方面写出
两条)。
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④请写出该反应的化学方程式 。
19．（2024·吉林长春·中考真题）1828年维勒通过加热氰酸铵得到了尿素[化学式为 ]。尿素是第
一种在生物体外合成的有机物，目前工艺有很大改进。某合成尿素的反应微观示意图如下。
(1)尿素属于氮肥、磷肥、钾肥中的 。
(2)尿素中碳元素与氮元素的质量比为 。
(3)该反应的化学方程式为 。
(4)下列关于该反应的说法正确的是___________(填序号)。
A．原子种类不变 B．原子数目改变 C．属于化合反应
20．（2023·甘肃兰州·中考真题）价类二维图反映元素化合价与物质类别的关系。氮元素的部分价类二维
图如图1所示。
(1)NH •H O的物质类别X是 。
3 2
(2)“乙→甲”是汽车尾气转化器中发生的反应，其微观示意图如图2所示，该反应的化学方程式为 。
(3)丙物质会导致雨水的pH减小，形成 。
(4)结合价类二维图信息，从含氮物质中选择合适的物质完成下列化学方程式：Cu+4HNO （浓）═Cu
3
（NO ） +2 ↑+2H O。
3 2 2
12
